比如:聚辛二酸丁二酯Tg=-57℃,尼龙66 Tg=50(57)℃
③含离子聚合物中的离子键对Tg影响很大,一般正离子半径越小或电荷量越大,Tg越高。比如:聚丙烯酸Tg=106℃,聚丙烯酸钠Tg=280℃,聚丙烯酸铜Tg=500℃
3、 松弛是指材料受力后,在保持固定的变形下,其内应力随时间增加而减少的现象。
答:松弛:高弹形态的恢复过程,指一个从非平衡态到平衡态进行的过程,首先是很快地进行,然后逐步放慢甚至于时间达到无穷长。 现象:高弹态下的聚合物受到外力时,分子链可以通过单键的内旋转和链段的改变构象以适应外力的作用,外力除去时,分子链又通过单键的内旋转和链段的运动回复到原来的蜷曲状态,宏观上表现为弹性回缩。
用松弛时间τ来描述松弛过程的快慢,??0时,在很短时间内A(t)已达到
A0/e,意味松弛过程进行得很快。
4、用膨胀计法测得相对分子质量从3.0×103到3.0×105之间的八个级分聚苯乙烯试样的玻璃化温度Tg如下: Mn(×103) 3.0 5.0 10 15 25 50 100 300 Tg(℃) 43 66 83 89 93 97 98 99 试作Tg对Mn图,并从图上求出方程式Tg?Tg????KMn中聚苯乙烯的常数K和相对分子质量无限大时的玻璃化温度Tg???。 解:以Tg对Mn作图6-13, 100Tg(℃) 90 80 70 60 50
400
计算得
??100 200300Mn×103
1?106 Mn333 43
200 66
100 83
67 89
40 93
20 97
10 98
0 99
Tg(℃)
100Tg(
908070605040 0100 2003001?106Mn
从直线斜率得K=1.706×105g· ℃/mol 从截距得Tg???=99.86℃
5、根据实验得到得聚苯乙烯的比容-温度曲线的斜率:T>Tg时,℃;T 摩尔链的链端的超额自由体积贡献是53 cm3,试订定从自由体积理论出发得到 的相对分子质量对Tg影响的方程中,聚苯乙烯的常数K。 解:k?2NA??2NA?? ???fdvdT?dvdT??l??g53cm3mol k??4?435.5?10?2.5?10cmg??C??751g0?C?mo ?1.76? l 6、假定聚合物的自由体积分数(f)的分子量依赖性为:fM?f???,式中AMn为常数;下标M或?分别指分子量为M或极大值时的自由体积分数。由上式试 K导出玻璃化温度(Tg)与分子量的经验关系式Tg?Tg(?)? M解:据自由体积理论,温度T时的自由体积分数为: fT?fg??f(T?Tg) 设fg(Tg时的自由体积分数)和?f(Tg转变前后体积膨胀系数差)均与分子量无关。同理,对于分子量分别为M和?的则有: fM?fg??f(T?Tg(M)) f??fg??f(T?Tg(?)) 代回原式: fg??f(T?Tg(M))?fg??f(T?Tg(?))?? Mn经整理后得: Tg(M)?Tg(?)???1 Mn?f对于确定的聚合物,在一定温度下,?f=常数,并令?/?f=K(常数),则得出: Tg?Tg(?)?K Mn 7、 某聚苯乙烯式样在160℃时黏度为8.0×1013 P,预计它在玻璃化温度100℃和120℃下的黏度分别是多少? 解:由于Tg < T < Tg+100℃,则其黏度-温度关系服从WLF方程 lg17.44(T?Tg)?(T) ???(Tg)51.6?(T?Tg)T1?160℃,?(T1)?8.0?1013P,Tg?100℃,T2?120℃ 根据WLF方程lg17.44(T?Tg)?(T) ???(Tg)51.6?(T?Tg)得lg17.44(T1?Tg)?(T1),得?(Tg)?1.9?1023P ???(Tg)51.6?(T1?Tg)17.4T4?Tg)?(T2)2(?(T2)?2.6?1018P ,得???(Tg)51.6?(T2?Tg) lg 8、某聚合物式样在0℃时黏度为1.0×104 P,如果其黏度-温度关系服从WLF方程,并假定Tg时的黏度为1.0×1013 P,问25℃时的黏度是多少? 解: T1=0℃,?(T1)?1.0?104P,?(Tg)=1.0?1013P,T2=25℃ 根据WLF方程,lg17.44(T?Tg)?(T) ???(Tg)51.6?(T?Tg)17.44(T1?Tg)?(T1)得lg,得Tg=-55℃ ???(Tg)51.6?(T1?Tg) lg 17.4T4?Tg)?(T2)2(,得?(T2)?250.1P(对) ???(Tg)51.6?(T2?Tg)9、已知PE和PMMA流动活化能?E?分别为10 kcal. mol-1和2000 kcal. mol-1,PE在200℃时的粘度910 P;而PMMA在240℃时的粘度2000 P。试求: (1)PE在210℃和190℃时的粘度,PMMA在250℃和230℃时的粘度; (2)说明链结构对聚合物粘度的影响; (3)说明温度对不同结构聚合物粘度的影响。 解:(1)由文献查得Tg(PE)=193K, Tg(PMMA)=378K,现求的粘度均在(Tg+373)K以上,故用Arrhenius公式: ??Ae?E?/RT?T?E?11 或2.303log?(?) ?TRT1T212PE: 10?4.184?103112.303log?(?) 9108.314210?273.15200?273.15?(210) ??(210)?730P 10?4.184?103112.303log?(?) 9108.314190?273.15200?273.15?(190) ??(190)?1145P 46?4.184?10311?(?) PMMA:2.303log20008.314250?273.15240?273.15?(250) ??(250)?845P 46?4.184?103112.303log?(?) 20008.314230?273.15240?273.15?(230) ??(230)?4901P (2)刚性链(PMMA)比柔性链(PE)的粘度大;PMMA的分子间力和空间位 阻都比PE大。 (3)刚性链的粘度比柔性链的粘度,受温度的影响大。
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